Η αμερικανική πυρηνική ενέργεια είναι η απάντηση στην αλλαγή του κλίματος;
(Τα στοιχεία εκτός ΗΠΑ είναι από το 2014. Τα τελευταία στοιχεία δεν είναι διαθέσιμα.)
Η ηγεσία του Ηνωμένου Κράτους προήλθε από τον ιστορικό ρόλο του ως πρωτοπόρου στην ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας. Ο πρώτος εμπορικός αντιδραστήρας πεπιεσμένου νερού, Yankee Rowe, ξεκίνησε το 1960 και λειτούργησε μέχρι το 1992. (Πηγή: "Πυρηνική ενέργεια στις ΗΠΑ", Παγκόσμιος Πυρηνικός Σύνδεσμος, Απρίλιος 2017)
Σταθμοί πυρηνικής ενέργειας
Υπάρχουν 99 μονάδες παραγωγής πυρηνικών σταθμών σε τριάντα κράτη. Οι περισσότεροι βρίσκονται ανατολικά του ποταμού Μισισιπή (βλ. Χάρτη). Παράγουν περίπου 40 έως 50 δισεκατομμύρια δολάρια το καθένα στις πωλήσεις ηλεκτρικής ενέργειας και δημιουργούν πάνω από 100.000 θέσεις εργασίας. Κάθε δολάριο που δαπανάται από τον μέσο αντιδραστήρα παράγει $ 1,87 στην αμερικανική οικονομία. (Πηγή: "Οικονομικά οφέλη της πυρηνικής ενέργειας", Ινστιτούτο Πυρηνικής Ενέργειας, Απρίλιος 2014.)
Οι αμερικανικοί πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής δημιούργησαν το 19,7% των 4.079 τρισεκατομμυρίων kWh της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις ΗΠΑ το 2016. Ήταν δεύτερος στον άνθρακα (30%) και στο φυσικό αέριο (34%).
Είναι μεγαλύτερη από την υδροηλεκτρική (6,5%) και άλλες εναλλακτικές πηγές, συμπεριλαμβανομένης της αιολικής ενέργειας (8,4%).
Υπάρχουν επίσης 36 αντιδραστήρες δοκιμής σε πανεπιστήμια έρευνας (βλ. Χάρτη). Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μικρών ποσοτήτων ακτινοβολίας για πειράματα. Αυτό είναι όπου οι επιστήμονες μελετούν νετρόνια και άλλα υποατομικά σωματίδια, εξετάζουν τα συστατικά της αυτοκινητοβιομηχανίας και της ιατρικής και μαθαίνουν πώς να θεραπεύουν καλύτερα τον καρκίνο.
(Πηγή: "Backgrounder on Research and Test Reactors", NRC, 18 Αυγούστου 2011.)
Πώς λειτουργεί η πυρηνική ενέργεια;
Όλες οι μονάδες παραγωγής ενέργειας θερμαίνουν το νερό για να παράγουν ατμό, το οποίο μετατρέπει μια γεννήτρια για να δημιουργήσει ηλεκτρική ενέργεια. Στους πυρηνικούς σταθμούς, ο ατμός αυτός παράγεται από τη θερμότητα που παράγεται από την πυρηνική σχάση. Είναι όταν ένα άτομο διασπάται, απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας με τη μορφή θερμότητας.
Το ουράνιο 235 χρησιμοποιείται ως καύσιμο επειδή διασπάται εύκολα όταν συγκρούεται με ένα νετρόνιο. Μόλις συμβεί αυτό, τα νετρόνια από το ίδιο το ουράνιο αρχίζουν να συγκρούονται με τα άλλα άτομα. Αυτό ξεκινά μια αλυσιδωτή αντίδραση. Γι 'αυτό οι πυρηνικές βόμβες είναι τόσο ισχυρές.
Σε μια πυρηνική γεννήτρια, η αλυσιδωτή αντίδραση ελέγχεται από ειδικές ράβδους που απορροφούν ακίνδυνα τα πλεονάζοντα νετρόνια. Αυτές οι ράβδοι ελέγχου τοποθετούνται δίπλα στις ράβδους καυσίμων, οι οποίες περιέχουν σφαιρίδια καυσίμου ουρανίου. Πάνω από 200 από αυτές τις ράβδους ομαδοποιούνται σε αυτό που είναι γνωστό ως συγκρότημα καυσίμου. Όταν οι μηχανικοί θέλουν να επιβραδύνουν τη διαδικασία, μειώνουν περισσότερες ράβδους ελέγχου στο συγκρότημα. Όταν θέλουν περισσότερη θερμότητα, σηκώνουν τις ράβδους. (Πηγή: "Πώς λειτουργούν τα πυρηνικά εργοστάσια;" Duke Energy.)
Οι Ηνωμένες Πολιτείες διαθέτουν δύο τύπους πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Υπάρχουν 65 αντιδραστήρες πεπιεσμένου νερού και 34 αντιδραστήρες βρασμού νερού.
Διαφέρουν ως προς το πως μεταφέρεται η θερμότητα από τον αντιδραστήρα στη γεννήτρια.
Οι αντιδραστήρες υπό πίεση νερού χρησιμοποιούν υψηλή πίεση για να κρατήσουν το νερό στον αντιδραστήρα βρασμένο. Αυτό του επιτρέπει να θερμαίνεται σε εξαιρετικά υψηλά επίπεδα. Στη συνέχεια η θερμότητα μεταφέρεται μέσω σωλήνων σε ξεχωριστό δοχείο νερού στη γεννήτρια. Δημιουργεί τον ατμό που οδηγεί τον ηλεκτροκίνητο στρόβιλο. Στη συνέχεια το νερό από τον αντιδραστήρα επιστρέφει για να αναθερμανθεί. Ο ατμός από τον στρόβιλο ψύχεται σε συμπυκνωτή. Το προκύπτον νερό αποστέλλεται πίσω στη γεννήτρια ατμού. Εδώ είναι μια κινούμενη έκδοση ενός αντιδραστήρα πεπιεσμένου νερού.
Αντιδραστήρες βρασμού νερού, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιήστε βραστό νερό για να δημιουργήσετε άμεσα τον ατμό για να οδηγήσετε τη γεννήτρια. Εδώ είναι μια κινούμενη έκδοση του αντιδραστήρα βρασμού νερού.
Το πιο σημαντικό είναι ότι ολόκληρη η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε ένα περιβαλλόμενο περιβάλλον, προκειμένου να προστατεύεται ο εξωτερικός κόσμος από οποιαδήποτε μόλυνση.
Οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να ψυχθούν και να σταματήσουν γρήγορα. (Πηγή: "Πώς λειτουργεί η πυρηνική ενέργεια;", UNAE.)
Πλεονεκτήματα
Οι μονάδες πυρηνικής ενέργειας δεν εκπέμπουν αέρια θερμοκηπίου, σε αντίθεση με τον άνθρακα και το φυσικό αέριο.
Δημιουργούν 0,5 θέσεις εργασίας για κάθε μεγαβάτη ώρα (mWh) παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό είναι σε σύγκριση με 0,19 θέσεις εργασίας στον άνθρακα, 0,05 θέσεις εργασίας σε μονάδες αερίου και 0,05 στην αιολική ενέργεια. Η μόνη άλλη πηγή ενέργειας που δημιουργεί περισσότερες εργασίες / mWh είναι η ηλιακή φωτοβολταϊκή, με 1,06 θέσεις εργασίας / mWh. (Πηγή: "Οικονομικά οφέλη της πυρηνικής ενέργειας", Ινστιτούτο Πυρηνικής Ενέργειας, Απρίλιος 2014. )
Για δεκαετίες, η πυρηνική ενέργεια είχε το φθηνότερο λειτουργικό κόστος. Σε 1,87 λεπτά / kWh (στοιχεία για το 2008), είναι 68% του κόστους του άνθρακα. Και μέχρι πρόσφατα, ήταν μόνο το 25% του κόστους του φυσικού αερίου.
Οι φόβοι για την υπερθέρμανση του πλανήτη εμπόδισαν τη νέα κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, από το 1992 έως το 2005 χτίστηκαν περίπου 270.000 μεγαβάτ φωτισμού νέων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με φυσικό αέριο. Εκείνη την εποχή, τα φυτά αυτά φάνηκαν να έχουν τον χαμηλότερο επενδυτικό κίνδυνο. Ως αποτέλεσμα, μόνο 14.000 MWe νέας πυρηνικής και ανθρακωρυγικής δυναμικότητας ήρθαν στο διαδίκτυο. Βοήθησε να αυξήσει τις τιμές του φυσικού αερίου, αναγκάζοντας τους μεγάλους βιομηχανικούς χρήστες να φθάσουν στα ανοικτά των ακτών και πιέζοντας το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτείται με φυσικό αέριο σε 10 λεπτά / kWh.
Μειονεκτήματα
Υπάρχουν δύο τεράστια μειονεκτήματα στην πυρηνική ενέργεια, χάρη στη ραδιενεργό φύση της πηγής καυσίμων της.
1. Ένα ατύχημα στο εργοστάσιο θα μπορούσε να απελευθερώσει ραδιενεργό υλικό στο περιβάλλον ως ένα νέφος (σχηματισμός νέφους) ραδιενεργών αερίων και σωματιδίων. Αυτά τα σωματίδια στη συνέχεια εισπνέονται ή απορροφώνται από ανθρώπους και ζώα ή εναποτίθενται στο έδαφος. Τα σωματίδια αποτελούνται από ασταθή άτομα που εκπέμπουν υπερβολική ενέργεια, που ονομάζεται ακτινοβολία, μέχρι να καταστούν σταθερά. Σε χαμηλές δόσεις, η ακτινοβολία είναι ακίνδυνη. Μετά από μια πυρηνική κατάρρευση όμως, οι μεγάλες δόσεις καταστρέφουν τα ζωντανά κύτταρα και μπορούν να προκαλέσουν μεταλλάξεις, ασθένειες και θάνατο.
Οι πιθανές επιπτώσεις μιας πυρηνικής κατάρρευσης μπορεί να είναι καταστροφικές, όπως συμβαίνει στο Τσερνομπίλ και τη Φουκουσίμα , παρότι οι πιθανότητες να συμβεί κάτι τέτοιο είναι σπάνιες. Η μόνη πυρηνική καταστροφή των ΗΠΑ ήταν στο Three Mile Island το 1979, όταν οι ράβδοι ραδιενεργού καυσίμου εν μέρει λειώθηκαν. Μόνο μια μικρή ποσότητα ραδιενεργού αερίου απελευθερώθηκε. Δεν υπήρξαν μετρήσιμες επιπτώσεις στην υγεία. Παρόλα αυτά, δεν κατασκευάστηκαν νέοι πυρηνικοί σταθμοί για 30 χρόνια.
Σχεδόν τρία εκατομμύρια Αμερικανοί ζουν σε απόσταση 10 μιλίων από ένα εργοστάσιο παραγωγής. Κινδυνεύουν την άμεση έκθεση σε ακτινοβολία σε περίπτωση ατυχήματος. Εάν είστε ένας από αυτούς τους ανθρώπους, μπορείτε να προετοιμαστείτε για ένα ατύχημα.
2. Η διάθεση των πυρηνικών αποβλήτων αποτελεί τεράστιο μειονέκτημα. Τα απόβλητα χαμηλού επιπέδου προέρχονται από την επαφή με το πυρηνικό καύσιμο στις καθημερινές επιχειρήσεις. Διατίθεται επί τόπου ή αποστέλλεται σε μονάδα αποβλήτων χαμηλού επιπέδου σε μία από τις 37 πολιτείες. (Πηγή: "Απόβλητα χαμηλού επιπέδου", Επιτροπή πυρηνικών κανονισμών των Η.Π.Α.)
Τα απόβλητα υψηλού επιπέδου αποτελούνται από αναλωμένο καύσιμο. Χρειάζονται εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια για να απενεργοποιηθεί. Προς το παρόν, 70.000 τόνοι αυτού του καυσίμου αποθηκεύονται στις ίδιες τις μονάδες παραγωγής ενέργειας. (Πηγή: "Faff and Fallout", The Economist, 29 Αυγούστου 2015.)
Στον Νόμο περί Πολιτικής Πυρηνικών Αποβλήτων του 1982, το Κογκρέσο δήλωσε στην αμερικανική Επιτροπή Ρυθμίσεως Πυρηνικών Φυτών (Nuclear Regulatory Commission) να σχεδιάσει, να κατασκευάσει, να λειτουργήσει και τελικά να παροπλίσει ένα μόνιμο γεωλογικό αποθετήριο για τη διάθεση αποβλήτων υψηλού επιπέδου στο όρος Yucca Mountain της Νεβάδα.
Οι τοπικοί αξιωματούχοι δεν θέλουν τον κίνδυνο στην πολιτεία τους. Αναβάλλουν την ανάπτυξή της μέχρι το 2013, όταν η NRC κέρδισε την υπόθεση της στο Εφετείο των ΗΠΑ. Το 2015, το NRC ολοκλήρωσε μια αξιολόγηση ασφάλειας και άρχισε τις εργασίες σχετικά με μια δήλωση περιβαλλοντικών επιπτώσεων. (Πηγή: "Απόρριψη αποβλήτων υψηλού επιπέδου", Επιτροπή πυρηνικών κανονισμών των ΗΠΑ.)
Το μέλλον της αμερικανικής πυρηνικής ενέργειας
Η ετήσια ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας των ΗΠΑ αναμένεται να αυξηθεί κατά 28% μέχρι το 2040. Με τις αυξανόμενες τιμές πετρελαίου και φυσικού αερίου και την ανησυχία τους για την υπερθέρμανση του πλανήτη, η πυρηνική ενέργεια άρχισε να φαίνεται και πάλι ελκυστική. Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, η πυρηνική ενέργεια θεωρήθηκε ως ένας τρόπος για να μειωθεί η εξάρτηση από το εισαγόμενο πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Αυτή η αλλαγή πολιτικής άνοιξε το δρόμο για σημαντική αύξηση της πυρηνικής ικανότητας.
Ο νόμος περί ενεργειακής πολιτικής του 2005 παρείχε οικονομικά κίνητρα για την κατασκευή προηγμένων μονάδων πυρηνικής ενέργειας. Υπήρχαν επίσης τρεις κανονιστικές πρωτοβουλίες που διευκόλυναν τον δρόμο:
- Μια βελτιωμένη διαδικασία πιστοποίησης σχεδιασμού.
- Η διάταξη για την έγκαιρη άδεια.
- Ο συνδυασμός της διαδικασίας κατασκευής και της άδειας εκμετάλλευσης.
Από το 2007, οι εταιρείες έχουν υποβάλει αίτηση για 24 άδειες για νέους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Υπάρχουν τέσσερα νέα εργοστάσια υπό κατασκευή. Η Westinghouse κατασκευάζει δύο στη Γεωργία και δύο στη Νότια Καρολίνα. (Πηγή: "Η Westinghouse αγοράζει την πυρηνική μονάδα CB & I", The Wall Street Journal, 29 Οκτωβρίου 2015)
Από την άλλη μεριά, η εξόρυξη εγχώριου σχιστολιθικού πετρελαίου και φυσικού αερίου έχει κάνει το φυσικό αέριο μια προσιτή εναλλακτική λύση στον εκσυγχρονισμό των παλαιών πυρηνικών σταθμών. Ως αποτέλεσμα, τέσσερα εργοστάσια έκλεισαν τα τελευταία δύο χρόνια. Η διατήρηση των παλαιών σταθμών πυρηνικής ενέργειας περισσότερο από την κατασκευή νέων σταθμών παραγωγής φυσικού αερίου. Είναι ακόμη πιο ακριβό από την ανακαίνιση των παλαιών μονάδων ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα στο φυσικό αέριο.
Ως εκ τούτου, το μέλλον της επέκτασης της πυρηνικής ενέργειας στην Αμερική εξαρτάται από τις τιμές του φυσικού αερίου. Αν αυξηθούν ξανά και παραμείνουν ψηλά, περιμένετε να επιστρέψετε στην πυρηνική παραγωγή ενέργειας. (Πηγή: "Ένας άλλος αντιδραστήρας κλείνει, πιεστική νέα πραγματικότητα για την πυρηνική δύναμη των ΗΠΑ", National Geographic, 1 Ιανουαρίου 2015.)